核電站抗震設計基本概念課件

核電站抗震設計基本概念核電站抗震設計基本概念1前言地震是危及人民生命財產(chǎn)的突發(fā)性的自然災害，它以其巨大的能量摧毀整個城市，奪走成千上萬條生命，是自然界最嚴重的災害。我國是一個多地震的國家，中國位于歐亞大陸的東南端，受到歐亞板塊、太平洋板塊和印度板塊的擠壓，因此我國地震區(qū)域廣闊分散，而且地震頻繁并強烈。前言地震是危及人民生命財產(chǎn)的突發(fā)性的自然災害，它以其巨大的能220世紀以來我國發(fā)生過8級和8級以上的大地震10次

1902.8.22新疆阿圖什81/4級1908.12.23新疆瑪納斯西南81920.6.5臺灣斗花蓮海外81920.12.16寧夏海原8?1927.5.23甘肅古浪81931.8.11新疆富蘊81950.8.15西藏察隅8?1951.11.18西藏當雄81972.1.25臺灣義新港東海中82008.5.12四川汶川820世紀以來我國發(fā)生過8級和8級以上的大地震10次

19023核電站抗震設計基本概念ppt課件4核電站抗震設計基本概念ppt課件5震級與烈度震級是表征地震強弱的量度，它是地震的基本參數(shù)之一。地震烈度是地震對地面影響的強烈程度，即地震動的幅值。地震烈度表把地震的強烈程度，從無感到全毀劃分為12個等級。在核電工程中，地震動的強度用加速度來表示。.震級與烈度震級是表征地震強弱的量度，它是地震的基本參數(shù)之一。6核電站抗震設計基本概念ppt課件7核電站抗震設計基本概念ppt課件8烈度地震動幅值M.S.Kcm/s2中國(1980)VII50-100125(90-177)VIII100-200250(178-353)IX200-400500(354-707)X400-8001000(708-1414)

烈度地震動幅值M.S.Kc9核電廠抗震的重要意義核電廠中聚集著大量放射性物質(zhì)，如果一旦遭到破壞可能使放射性物質(zhì)外泄，對公眾的生命和健康造成危害。如果反應堆系統(tǒng)受到破壞會造成影響范圍更大的核事故。地震擾動具有同時破壞核電廠重復部件的潛力，使核電廠安全設計的多重性和多樣性防護準則受到破壞。核電廠抗震的重要意義核電廠中聚集著大量放射性物質(zhì)，如果一旦遭10核電廠抗震設計的基本要求1.反應堆冷卻劑承壓邊界的完整性；2.安全仃堆并將反應堆保持在安全仃堆狀態(tài)；3.防止造成照射水平超過容許值的潛在廠外輻射事故，或具有減輕其后果的能力。核電廠抗震設計的基本要求1.反應堆冷卻劑承壓邊界11抗震設計的法規(guī)、導則HAF0100核電廠廠址選擇安全規(guī)定HAD0101核電廠廠址地震及其有關問題HAD0215(1)核電廠的地震分析及試驗NRC標準審查大綱(SRP)3.7節(jié)RG1.29有關地震的設計分類RG1.60核電廠抗震設計的設計反應譜RG1.61核電廠抗震設計的阻尼值抗震設計的法規(guī)、導則HAF0100核電廠廠址選擇安全規(guī)12抗震設計的法規(guī)導則(續(xù))RG1.92地震反應分析中模態(tài)反應和空間分量的組合RG1.122樓板支承的設備或部件抗震設計樓板反應譜的編制RG1.89核電廠1E級設備的鑒定RG1.100核電廠電氣設備的抗震鑒定

IEEE344-2004核電廠1E設備抗震鑒定的推薦方法抗震設計的法規(guī)導則(續(xù))RG1.92地震反應分析中模態(tài)反應13抗震設計的法規(guī)導則(續(xù))HAF.J0053核設備抗震鑒定試驗指南GB50267-97核電廠抗震設計規(guī)范抗震設計的法規(guī)導則(續(xù))HAF.J0053核設備抗震鑒14核電廠抗震設計的步驟

核電廠抗震設計的步驟15核電站抗震設計基本概念ppt課件16地震環(huán)境地震環(huán)境17要考慮兩種級別的地震動運行安全地震震動(SL1)(OBE)在設計基準期中年超越概率為千分之二的地震動，其峰值加速度不小于0.075g，通常為核電廠能正常運行的地震動。極限安全地震震動(SL2)(SSE)在設計基準期中年超越慨率為萬分之一的地震震動，共峰值加速度不小于0.15g。通常為核電廠區(qū)可能遭遇的最大地震震動。要考慮兩種級別的地震動運行安全地震震動(SL1)(OBE18抗震設計模擬地震地面運動反應譜時間歷程功率譜密度函數(shù)抗震設計模擬地震地面運動反應譜19反應譜定義：反應譜是一系列單自由度振子受一輸入加速度運動時，其峰值反應與頻率的函數(shù)。亦是阻尼的函數(shù)。在工程上的意義：a.表示地震波對單質(zhì)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)物的最大響應。b.用零周期加速度ZPA表征輸入運動的峰值加速度。對應的頻率即反應譜高頻未放大部份的最低頻率稱為截斷頻率。c.表明輸入運動的頻率分量，可以看到每一頻率對應的加速度值。d.從巳知的加速度反應譜可以推導出相應的速度譜和位移譜。反應譜定義：反應譜是一系列單自由度振子受一輸入加速度運動時，20核電站抗震設計基本概念ppt課件21核電站抗震設計基本概念ppt課件22核電站抗震設計基本概念ppt課件23樓層反應譜安裝位置對地震輸入的影響：安裝在廠房結(jié)構(gòu)上的設備，由于在地基和設備之間介入了支承結(jié)構(gòu)，設備的動力反應有許多不同。建筑物的作用是對地震運動起放大和過瀘作用。將整個建筑物與設備作為單一數(shù)學模型，由于需要大量的自由度并使其合成的剛度矩陣可能出現(xiàn)病態(tài)。相對支承結(jié)構(gòu)具有小質(zhì)量的大多數(shù)設備，可采用樓層反應譜。其它較大的設備系統(tǒng)，可與支承結(jié)構(gòu)一起進行整體分析，以計入可能的動力相互作用。樓層反應譜安裝位置對地震輸入的影響：安裝在廠房結(jié)構(gòu)上的設備，24核電站抗震設計基本概念ppt課件25核電站抗震設計基本概念ppt課件26加速度時間歷程地震運動的加速度時間歷程可采用實際地震加速度記錄或采用三角級數(shù)疊加法生成。用于自由場的設計時程必須滿足：對于單組(包括二條水平方向和一條豎直方向)設計加速度時程：a.人工加速度時程必須包絡所有阻尼的目標反應譜，不得有多于5點低于要求反應譜的百分之十。b.在頻率0.3至24Hz范圍內(nèi)的功率譜密度函數(shù)曲線必須包絡由要求反應譜計算出的對應頻率范圍內(nèi)的功率譜密度的百分之八十曲線。c.同時，二條水平方向和一條豎直方向時程曲線必須是統(tǒng)計獨立的，其相關系數(shù)絕對值小于0.3。加速度時間歷程地震運動的加速度時間歷程可采用實際地震加速度記27加速度時間歷程(續(xù))多組時間歷程對單條時程計算的反應譜不必包絡目標反應譜，但由這些時程計算的平均反應譜必須包絡目標反應譜。其它要求同前。加速度時間歷程(續(xù))多組時間歷程28核電站抗震設計基本概念ppt課件29結(jié)構(gòu)的抗震分析在設計核電廠安全相關的建筑結(jié)構(gòu)時，應考慮兩類地震，一般采用動力分析方法。目前設計實踐中大多采用線性分析法，只在必要時采用非線性分析法。在地震工程中工程經(jīng)驗和工程師的判斷具有重要意義，盡管由于計算機的發(fā)展和有限元技術的應用，解決結(jié)構(gòu)動力學問題巳經(jīng)變得簡單易行了。結(jié)構(gòu)的抗震分析在設計核電廠安全相關的建筑結(jié)構(gòu)時，應考慮兩類地30計算模型的建立去耦分析結(jié)構(gòu)(主系統(tǒng))和設備(被支承系統(tǒng))單獨進行分析；設備的質(zhì)量通常包括在結(jié)構(gòu)模型安裝點上；結(jié)構(gòu)分析輸出時間歷程(或樓層譜)用作設備分析的輸入。NRCSRP去耦準則Rm=被支承系統(tǒng)總質(zhì)量/支承系統(tǒng)的總質(zhì)量Rf=被支承系統(tǒng)的基頻/支承系統(tǒng)的主導頻率計算模型的建立去耦分析31去耦準則若Rm<0.01,對住何頻率比都可去耦；若0.01<Rm<0.1則當0.8>Rf或Rf<1.25可去耦；若Rm>0.1子系統(tǒng)的近似模型應包括在主系統(tǒng)的模型上。若子系統(tǒng)與主系統(tǒng)相比剛性較大，則只包括質(zhì)量即可；若子系統(tǒng)很柔，則所無需考慮子系統(tǒng)。去耦準則若Rm<0.01,對住何頻率比都可去耦；32計算模型數(shù)學模型應盡可能與實際結(jié)構(gòu)等效，能比較準確地代表實際結(jié)構(gòu)的動力性狀。任何結(jié)構(gòu)均可離散成各種單元。對于建筑物，一般節(jié)點選擇在集中質(zhì)量處、截面變化處、結(jié)構(gòu)連接處。質(zhì)量集中在樓板上時，應包括樓板自重、固定設備的質(zhì)量和正常運行下的運行荷載。柱和詳體的質(zhì)量則在相鄰兩悴樓板上分配。在集聚質(zhì)量時必須：一、系統(tǒng)總質(zhì)量守恒；二、每一個系統(tǒng)和總系統(tǒng)的重心保持不變；三、對于每一系統(tǒng)和總系統(tǒng)繞主軸的旋轉(zhuǎn)慣性保持不變。計算模型數(shù)學模型應盡可能與實際結(jié)構(gòu)等效，能比較準確地代表實際33計算模型(續(xù))模型應包括足夠的質(zhì)點或自由度，以便足夠數(shù)量的振型參加工作。如果附加的自由度所引起的響應增量不大于百分之十時，則認為質(zhì)量或自由度是足夠的。或者自由度數(shù)可取低于33Hz振型數(shù)的2倍。計算模型(續(xù))模型應包括足夠的質(zhì)點或自由度，以便足夠數(shù)量的振34阻尼振動系統(tǒng)存在的阻尼包括結(jié)構(gòu)阻尼和振動系統(tǒng)與周圍介質(zhì)相互作用兩部份。在線性振動理論中假定阻尼是線性的純粘性的。Rg1.61按照不同應力水平采用，即按SSE,OBE兩類地震推薦。RCC-G規(guī)定對于予應力砼阻尼比均為5%，對鋼筋砼阻尼比均為7%,不管應力水平。經(jīng)過試驗允許采用比規(guī)范為高的阻尼值，如AP1000采用如下的阻尼值(對于SSE):阻尼振動系統(tǒng)存在的阻尼包括結(jié)構(gòu)阻尼和振動系統(tǒng)與周圍介質(zhì)相互作35阻尼(續(xù))燃料組